DE809852C

DE809852C - Process and device for zinc extraction in standing reduction rooms

Info

Publication number: DE809852C
Application number: DEU25A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr-Ing Kleinert; Hermann Dipl-Ing Matthies
Original assignee: UNTERHARZER BERG und HUETTENWE
Current assignee: UNTERHARZER BERG und HUETTENWE
Priority date: 1949-10-28
Filing date: 1949-10-28
Publication date: 1951-08-02

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Zinkgewinnung in stehenden Reduktionsräumen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zinkgewinnung in stehenden Reduktionsräumen und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Von den zahlreichen Vorschlägen zur thermischen Zinkgewinnung, die den teuren und arbeitsmäßig schweren Zinkgewinnungsprozeß . in der liegenden Muffel verbessern und ersetzen sollen, haben nur einige praktische Bedeutung erlangt. Diese wenigen Verfahren, die Eingang in die Praxis gefunden haben, weisen immer noch erhebliche Mängel auf, die die Zinkerzeugung erschweren und verteuern. Solche Mängel sind insbesondere die hohen Anlagekosten, die verteuernden Vorbereitungsarbeiten für die Beschickung (Zerkleinerung, Brikettierung, Verkokung), der starke Verschleiß der umfangreichen Maschinen-und Ofenausrüstung und der große Bedarf an teuerer und oft nicht genügend zur Verfügung stehender elektrischer Energie. In anderen Fällen stört die schlechte und ungenügende Kondensierbarkeit der Zinkdämpfe zu flüssigem Metall in dem Gemisch der Reduktionsgase und verhindert so ein wirtschaftliches Arbeiten.Process and device for zinc extraction in standing reduction rooms The present invention relates to a method for the production of zinc in standing Reduction rooms and a device for performing this procedure. Of the numerous Proposals for the thermal zinc extraction, which the expensive and labor-wise heavy Zinc extraction process. should improve and replace in the lying muffle attained only some practical importance. These few procedures that input in found practice still have significant deficiencies affecting zinc production make it difficult and expensive. Such defects are in particular the high system costs, the expensive preparatory work for the loading (shredding, briquetting, Coking), the heavy wear and tear of the extensive machine and furnace equipment and the great need for expensive and often insufficiently available electrical ones Energy. In other cases, the poor and insufficient condensability is a problem the zinc vapors to liquid metal in the mixture of reducing gases and prevented such economical work.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Mängel. Gemäß der Erfindung wird bei der Zinkgewinnung in stehenden Reduktionsräumen ein Gemisch von zinkhaltigen oxydischen Rohstoffen und verkokbarer Reduktionskohle in der gleichen Apparatur nacheinander entgast, verkokt und entzinkt. Als Reduktionskohle kommen an sich alle zur Heizgasherstellung benutzten Brennstoffe, wie Kohle, Torf, Holz usw., in Betracht, jedoch wird in erster Linie bitumenhaltige Steinkohle verwendet. Die zinkhaltigen Rohstoffe können z. B. Röstblende, Zinkasche, Zinkoxyde usw. sein.The present invention overcomes these shortcomings. According to the invention During zinc extraction in standing reduction rooms, a mixture of zinc-containing oxidic raw materials and coking reducing coal in the same apparatus degassed, coked and dezincified one after the other. All of them come as reducing coal Fuels used for the production of heating gas, such as coal, peat, wood, etc., are taken into account, however, bituminous coal is primarily used. The zinc-containing Raw materials can e.g. B. Röstblende, zinc ash, zinc oxides, etc. be.

Das in vorstehender Weise zu behandelnde Gemisch wird zweckmäßig so eingestellt, daß man noch einen standfesten, porösen und gasdurchlässigen Kokskuchen erhält. Nach Bildung des geeigneten Kokses aus dem Gemisch von Kokskohle und zinkhaltigen Rohstoffen wird anschließend die Entzinkung in der gleichen Apparatur bei höheren Temperaturen durchgeführt. Die Temperatur für das Entgasen und Verkoken liegt etwa bei goo ° C, während die Entzinkung etwa bei 1200' C erfolgt. Die in den einzelnen Perioden der Arbeit sich bildenden Gase werden nacheinander bzw. getrennt abgeführt und verwertet. Dabei können die Heizgase aus der Schwelungs-, Entgasungs- und Verkokungsperiode für die Beheizung des Ofens benutzt und die in der anschließenden' Entzinkungsperiode sich bildenden Reduktionsgase getrennt in einen Kondensator abgezogen werden, in dem die Zinkdämpfe verflüssigt werden.The mixture to be treated in the above manner is appropriately so set that you still have a stable, porous and gas-permeable coke cake receives. After forming the appropriate coke from the mixture of coking coal and zinc-containing Raw materials is then dezincification in the same apparatus at higher rates Temperatures carried out. The temperature for degassing and coking is around at goo ° C, while dezincification takes place at around 1200 ° C. The in the individual Periods of work developing gases are discharged one after the other or separately and recovered. The heating gases from the smoldering, degassing and coking period can be used used for heating the furnace and in the subsequent 'dezincification period forming reducing gases are drawn off separately in a condenser, in where the zinc vapors are liquefied.

Das Verhüttungsverfahren kann z. B. in jeder der bekannten Ofenbauarten durchgeführt werden, wie sie in Gaswerken und Kokereien üblich sind, beispielsweise in Retortenöfen, in Horizontalkammeröfen, in schrägen und vertikalen Gaswerkskammeröfen mit ruhender und bewegter Beschickung für unterbrochenen bzw. stetigen Betrieb. Die Mischung, das Verhältnis, die Körnung sowie der geeignete Nässegehalt von Verkokungskohle und zinkhaltigem Material werden der jeweilig benutzten Ofenbauart angepaßt. Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich z. B. in Vertikalkammeröfen mit ruhender Beschickung für unterbrochenen Betrieb, wie sie heute in modernen Gaswerken angewandt werden, durchführen. An Hand einer solchen Apparatur, deren Bauart im Prinzip bekannt ist und an der keine besonderen Änderungen vorzunehmen sind, soll das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden zunächst erörtert werden, wobei jedoch betont sei, daß das Verfahren nicht auf die Verwendung solcher bekannten Ofen beschränkt ist.The smelting process can e.g. B. in each of the known types of furnace be carried out as they are common in gas works and coking plants, for example in retort furnaces, in horizontal chamber furnaces, in inclined and vertical gaswork chamber furnaces with stationary and moving loading for interrupted or continuous operation. The mixture, the ratio, the grain size and the appropriate moisture content of coking coal and zinc-containing material are adapted to the type of furnace used. That The method according to the invention can be, for. B. in vertical chamber furnaces with dormant Feeding for interrupted operation, as used today in modern gas works will perform. On the basis of such an apparatus, the design of which is known in principle is and to which no particular changes are to be made, the inventive Procedures will first be discussed below, whereby it should be emphasized, however, that the Method is not limited to the use of such known furnace.

Die Größe des Vertikalkammerofens sei für eine Kohlenmenge von etwa 2 t je Charge geeignet. Hierbei mag die Breite der Vergasungskammer im Durchschnitt etwa 300 mm betragen, woraus sich eine ungefähre Länge von 200o mm und eine Höhe von etwa 5000 mm ergibt. Der Ofen sei mit einer Vorwärmung für Gas und Luft in Rekuperatoren oder in Regenerativkammern ausgerüstet. Außer einer oder mehreren Öffnungen an einer Schmalseite der Kammer zwecks Ableitung der Verkokungsgase besitzt die Kammer zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig an der entgegengesetzten Seite eine oder mehrere weitere Öffnungen, die zu der Kondensationsvorrichtung für die Zinkdämpfe führt. Die beiden Öffnungen bzw. die beiden Gruppen von Öffnungen können in beliebiger Weise unabhängig voneinander mittels je einer Schieber- oder einer anderen Abschlußvorrichtung benutzt werden. Die Anordnung kann dabei aber auch so getroffen sein, daß beim Schließen der Öffnung für die Verkokungsgase gleichzeitig die Öffnung für die Zinkdämpfe geöffnet wird. Der Ofen kann z. B. mit Hilfe eines i fahrbaren Behälters beschickt werden, in dem das Erz-Kokskohle-Gemisch über die Beschickungsöffnung gefahren und aus dem es mit wenigen Handgriffen und in kürzester Zeit in abgewogener Menge in die Kammer entleert wird. Die Kammer sei unten in an sich bekannter Weise z. B. mit einer ausgemauerten Bodenklappe versehen, deren mechanisches Öffnen und Schließen in kürzester Zeit eine einfache Entleerung in Transportwagen ermöglicht. Beim Entgasen und Verkoken kann man mit Fremdgas, z. B. Rohgas aus einer Gasgeneratoranlage, heizen. Während dieser Zeit bleibt die Öffnung zum Abführen der Verkokungsgase geöffnet, während die für die Abführung der Reduktionsgase geschlossen ist. Bei Beendigung der Verkokungsperiode wird die Öffnung der Kammer, die zur Abführung der Verkokungsgase dient, geschlossen und die Öffnung für den Abzug der Reduktionsgase zum Kondensator geöffnet. Jetzt wird die Temperatur der Kammer durch stärkere Beheizung in möglichst kurzer Zeit auf die Reduktionstemperatur der zinkhaltigen oxydischen Beschickungsteile erhöht und der durchlässige poröse Kokskuchen entzinkt. Diese Beheizung kann ganz oder teilweise mit dem Koksgas aus der eigenen Arbeit durchgeführt werden. Eine Vergasungskammer der gedachten Größe kann etwa zooo kg Rohzink in Platten in einem Arbeitsgang von etwa 24 Stunden erzeugen.The size of the vertical chamber furnace is suitable for a quantity of coal of around 2 t per batch. The width of the gasification chamber may be about 300 mm on average, which results in an approximate length of 200 mm and a height of about 5000 mm. The furnace is equipped with preheating for gas and air in recuperators or in regenerative chambers. In addition to one or more openings on a narrow side of the chamber for the purpose of discharging the coking gases, the chamber expediently has one or more further openings on the opposite side for the application of the method according to the invention, which lead to the condensation device for the zinc vapors. The two openings or the two groups of openings can be used in any desired manner independently of one another by means of a slide or other locking device. However, the arrangement can also be such that when the opening for the coking gases is closed, the opening for the zinc vapors is opened at the same time. The furnace can e.g. B. be charged with the help of a mobile container in which the ore-coking coal mixture is driven through the charging opening and from which it is emptied into the chamber in a weighed amount in a few simple steps and in the shortest possible time. The chamber is down in a manner known per se z. B. provided with a brick-lined bottom flap, the mechanical opening and closing of which allows easy emptying in a trolley in a very short time. When degassing and coking you can use foreign gas such. B. raw gas from a gas generator system, heat. During this time, the opening for discharging the coking gases remains open, while that for discharging the reducing gases is closed. At the end of the coking period, the opening of the chamber, which serves to discharge the coking gases, is closed and the opening for the discharge of the reducing gases to the condenser is opened. Now the temperature of the chamber is raised to the reduction temperature of the zinc-containing oxidic charging parts in as short a time as possible and the permeable, porous coke cake is dezincified. This heating can be carried out entirely or partially with the coke gas from your own work. A gasification chamber of the imaginary size can produce around zooo kg of raw zinc in plates in a work cycle of around 24 hours.

Um die in der Einzelkammer periodisch und unterbrochen durchgeführte Arbeit der Verkokung und Entzinkung praktisch und ohne wesentliche Änderung der Einrichtung in eine ununterbrochen laufende Arbeitsweise zu verwandeln, ist es möglich, eine größere Anzahl von Einzelkammern zu einem Ofenblock zu vereinigen, wie dies in gleicher Weise in Gaswerken und Kokereien üblich ist. Auf diese Weise läßt es sich erreichen, daß etwa jede Stunde ein entzinkter Ofen entleert und anschließend neu beschickt werden kann und daß der Anfall an Koksgas für die Beheizung und an Reduktionsgas für die Kondensation für den ganzen Ofenblock praktisch und laufend mengenmäßig gleich bleibt, wobei dann das Koksgas auch zum ersten Anheizen der Kammern nach der Neubeschickung zur Verfügung steht. Bei einer solchen Ofengruppe ist es gleichzeitig möglich, mehrere Kammern an einen gemeinsamen Kondensator anzuschließen und für die Beheizung einen gleichbleibenden Strom von eigenen Koksgasen zu erzeugen, mit dem die Entzinkung erfolgt, wofür höhere Temperaturen bis etwa z2oo° C in der Kammer erforderlich sind. Bei dieser Arbeitsweise können die Koksgase sofort und unter Verhinderung jeder Teerausscheidung zur Ofenbeheizung ausgenutzt und beispielsweise auch mit Generatorgas gemischt werden. Dadurch, daß mehrere Kammern auf einen Kondensator arbeiten, erleichtert sich die Rückführung der kohlenoxydreichen Abgase der Kondensatoren in die Leitungen für Heizgas, um auch diese für die Beheizung zu verwenden. Ferner ist es möglich, in die Kammer an der Sohle oder an anderer geeigneter Stelle ein sauerstoffhaltiges Gas (Luft, Sauerstoff, ein Gemisch von beiden o. dgl.) einzuführen, um auf diese Weise durch teilweise Verbrennung des Kohlenstoffes eine Innenbeheizung der Kammer zu erreichen und das Entzinken zu erleichtern. Wenn zur besseren Abführung der Reduktionsgase mehrere Öffnungen, zweckmäßig auf einer Seite, vorgesehen sind, so wird man diese Öffnungen vorteilhaft in verschiedener Höhe der Kammer anbringen und an Rohrleitungen zum Kondensator anschließen. Es besteht naturgemäß auch die Möglichkeit, an Stelle einer feinkörnigen Mischung von Verkokungskohle und zinkhaltigen Rohstoffen aus beiden Bestandteilen hergestellte Briketts in die Kammer einzuführen. Auf diese Weise wird die Abführung der Reduktionsgase während des Entzinkens erleichtert.To the periodic and interrupted performed in the single chamber Coking and dezincification work practically and without significant change in the To transform the facility into an uninterrupted working method, it is possible to to combine a larger number of individual chambers into one furnace block, like this is common in the same way in gas works and coking plants. That way it leaves achieve that about every hour a dezincified furnace is emptied and then can be reloaded and that the accumulation of coke gas for heating and on Reduction gas for condensation for the entire furnace block practically and continuously in terms of quantity remains the same, in which case the coke gas is also used to heat the chambers for the first time is available after refilling. It is with such a group of ovens simultaneously possible to connect several chambers to a common capacitor and to generate a constant flow of own coke gases for heating, with which the dezincification takes place, for which higher temperatures up to about z2oo ° C in the Chamber are required. With this method of operation, the coke gases can immediately and exploited to prevent any tar excretion for furnace heating and, for example can also be mixed with generator gas. By having several chambers on one capacitor work, the recirculation of the carbon oxide-rich exhaust gases from the capacitors is facilitated into the pipes for heating gas in order to also use them for heating. Further it is possible to enter the chamber on the sole or another suitable place introduce oxygen-containing gas (air, oxygen, a mixture of both or the like), in order to provide internal heating through partial combustion of the carbon the chamber and facilitate dezincing. If for better discharge several openings are provided for the reducing gases, expediently on one side, so these openings will advantageously be made at different heights of the chamber and connect to pipes to the condenser. It exists naturally also the possibility of a fine-grain mixture of coking coal instead of a fine-grained mixture and zinc-containing raw materials into the briquettes made from both components Chamber to introduce. In this way, the removal of the reducing gases during of dezincing made easier.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden insbesondere die Handarbeit und die Schwere der Arbeit auf ein sehr geringes Maß herabgesetzt, weiterhin werden die Brennstoffe, die Reduktionskohle, die Verkokungskohle und die Eigenwärme des erzeugten Kokses in der gleichen Apparatur erheblich besser ausgenutzt. Die Zahl der Ofenarbeiter verringert sich gegenüber der für liegende Muffeln erforderlichen Zahl, und es treten wesentliche Ersparnisse an Maschinenausrüstung für die Vorbereitung der Ofenchargen auch gegenüber den bekannten Zinkgewinnungsverfahren mit stehenden Reduktionsräumen auf. Anlage- und Betriebskosten sinken also.The method according to the invention in particular makes manual work and the severity of the work will continue to be reduced to a very low level the fuels, the reducing coal, the coking coal and the inherent heat of the coke produced in the same apparatus is much better exploited. The number the furnace worker is reduced compared to that required for lying muffles Number, and there are significant savings in machine equipment for preparation of the furnace batches compared to the well-known zinc extraction process with standing Reduction spaces. Investment and operating costs are therefore reduced.

Bei anderen Ofenbauarten, die in Gaswerken und Kokereien heute üblich sind, ist das Verfahren entsprechend abzuwandeln. So würden z. B. bei einer stetig betriebenen vertikalen Gaskammer mit bewegter Beschickung die Abführungsöffnungen für Verkokungsgase und für die anschließende Entzinkung in verschiedenen Höhen der Kammer anzuordnen sein, d. h. jeweils in den Zonen, in denen der entsprechende Arbeitsprozeß bei den vorgeschriebenen Temperaturen durchgeführt wird. Die Abführungsöffnungen für die Verkokungsgase müssen demnach im oberen Teil der Kammer und diejenigen für die Reduktionsgase in deren unterem Teil angeordnet sein. Die Trennebene zwischen diesen beiden Zonen wird durch die Regelung des Druckes in den Gasleitungen für Verbrennungsgase sowie in den Kondensatorleitungen eingestellt. Hier wie bei anderen Konstruktionen ist es zwar zulässig, einen Rest von Verkokungsgasen mit durch die Kondensationsapparatur zu nehmen, jedoch wird man darauf achten, daß keine Zinkdämpfe in die Heizgasleitungen gelangen.With other types of furnace that are common today in gas works and coking plants the procedure is to be modified accordingly. So z. B. at a steady operated vertical gas chamber with moving loading the discharge openings for coking gases and for the subsequent dezincification at different heights of the Chamber to be arranged, d. H. each in the zones in which the corresponding work process is carried out at the prescribed temperatures. The discharge openings for the coking gases must therefore in the upper part of the chamber and those for the reducing gases can be arranged in the lower part thereof. The dividing line between these two zones is controlled by the pressure in the gas lines for Combustion gases as well as set in the condenser lines. Here as with others Although it is permitted to use a residue of coking gases through the constructions Take condensation apparatus, however, care should be taken that there are no zinc vapors get into the heating gas lines.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for zinc extraction in standing reduction rooms, characterized in that a mixture of zinc-containing oxidic raw materials and carbonizable reducing carbon is degassed, carbonized and dezincified one after the other in the same apparatus.

2. The method according to claim i, characterized in that that the mixture of zinc-containing oxidic raw materials and coking reducing coal degassed and coked at about 90o ° C and dezincified at about 1200 ° C.

3. Procedure according to claims i and 2, characterized in that the temperature increase from coking to dezincing by heating the reduction room with coking gas is accelerated by a high calorific value.

4. The method according to claims i to 3, characterized in that the mixture to be processed is chosen so that a solid, porous and well gas-permeable coke is produced.

5. The method according to the claims i to 4, characterized in that the mixture to be processed is in the form of briquettes is introduced.

6. The method according to claims i to 5, characterized in that that for heating during the coking period foreign gas with a low calorific value is used, e.g. B. generator gas or a mixture of generator gas with gas from the Coking period of another similar apparatus.

7. The method according to the claims i to 6, characterized in that for heating in the dezincification period during smoldering, degassing and coking of another gas of the same type Apparatus is used alone or in a mixture. B.

Method according to the claims i to 7, characterized in that during dezincing an oxygen-containing gas in the reduction space is introduced.

9. Apparatus for performing the procedure according to claims i to 8, characterized in that in the standing reduction rooms separate and independently to be closed openings for the trigger the coking gases and zinc vapors are provided. ok

Apparatus according to claim 9, characterized in that the independent openings are on different sides of the standing reduction room are provided. ii.

Device according to claim 9 or io with several standing reduction rooms, characterized in that all Openings for the extraction of zinc vapors connected to a common condenser and the exhaust gases from the condensers are used for heating.

12. Device according to claims 9 to ii for continuous operation, characterized in that the independent openings for the coking gases and zinc vapors are arranged at different heights of the reduction space.